申请日2018.08.02
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号C02F1/28; B01J20/26; C02F101/14
摘要
本发明公开的双官能团金属螯合型树脂吸附剂的废水除氟应用，首次采用含有双官能团的螯合型树脂，首先与金属离子充分吸附，转变为金属螯合型树脂，再将待处理的含氟废液与该螯合树脂充分接触，利用金属离子对氟离子的配位作用，得到脱氟后的净化水。该方法通过双官能团的优势，达到了对废水进行脱氟的效果;与传统的螯合树脂脱氟方法相比，本发明为双官能团式脱氟，克服了单一功能团脱氟的不足，脱氟效果显著。
权利要求书
1.一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂作为氟化物脱除剂的应用，其特征在于，所述双官能团金属螯合型树脂吸附剂由双官能团螯合型树脂与高价金属离子配位形成;所述双官能团螯合型树脂的结构如下式：
所述双官能团螯合型树脂中骨架为苯乙烯-二乙烯苯，功能基团为-SO3H和-H2PO3。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述高价金属离子为Fe3+、AI3+、La3+、Ce4+或Zr4+。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，双官能团中两个功能基团配位的高价金属离子为同种金属离子。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，该双官能团金属螯合型树脂吸附剂为螯合金属Fe3+的吸附剂，其结构如下：
5.一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂在废水除氟中的应用，其特征在于，所述双官能团金属螯合型树脂吸附剂由双官能团螯合型树脂与高价金属离子配位形成;所述双官能团螯合型树脂的结构如下式：
所述双官能团螯合型树脂中骨架为苯乙烯-二乙烯苯，功能基团为-SO3H和-H2PO3;所述高价金属离子为Fe3+、AI3+、La3+、Ce4+或Zr4+。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，双官能团中两个功能基团配位的高价金属离子为同种金属离子。
7.如权利要求5或6所述的应用，其特征在于，废水除氟时，将所述双官能团金属螯合型树脂吸附剂加入到含氟废水中，于室温下，摇床处理吸附24h以上;用量为：每50mL含氟废水加入1g的双官能团金属螯合型树脂吸附剂。
8.如权利要求5或6所述的应用，其特征在于，废水除氟时，双官能团金属螯合型树脂吸附剂对废水中氟离子的吸附量为0.4～0.45mg/g。
说明书
一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂的废水除氟应用
技术领域
本发明属于吸附法除氟的技术领域，涉及一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂的废水除氟应用。
背景技术
微量氟化物(0.7mg/L)对人体是有益的;然而，高浓度氟(1.5-4.0mg/L)会导致氟斑牙症;当氟化物浓度大于4.0mg/L时，最终会导致氟骨症。地下水中高浓度的氟主要来自矿物的自然溶解，即氟磷灰石，萤石和角闪石等。根据世界卫生组织(WHO)的饮用水标准，氟化物的最大污染物水平(MCL)为1.5mg/L。据世界卫生组织估计，地下水的氟化物污染使全球数亿人无法使用清洁水。
各种除氟技术，如絮凝、电凝聚、沉淀、膜分离、离子交换和吸附等已经得到了广泛的应用，絮凝技术已在印度得到有效应用。然而，残留Al3+的控制问题仍未得到妥善的解决，造成了阿尔茨海默症的高发现状。就膜技术而言，NF和RO是适用于中等和高收入社区中饮用水处理的最有效方法。然而，为了避免膜污染，大多数膜系统需要复杂的预处理系统和训练有素的维护人员，因此不适合用资源贫乏的氟化物影响区域的脱氟技术。吸附法由于成本低，操作简单且效率高，被认为是目前最合适有效的除氟技术。
根据Pearson软硬酸碱理论，氟化物是硬碱性物质，可对硬酸性多价金属离子，即Al(III)，La(III)，Fe(III)，Ce(III)，Zr(IV)，Ti(IV)，Mn(II，IV)，呈现出强的亲和力。基于氟化物的上述特性，金属螯合型吸附剂作为有效的脱氟技术，近年来得到了更多的关注。脱氟常用的螯合型官能团有：-NH-(CH2COO-)2或-CH2-NH-CH2-PO32-，-SO3H等。但是，上述螯合型官能团的除氟效率不高，因而不能被广泛推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双官能团金属螯合型脂吸附剂在废水除氟中的应用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开的一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂作为氟化物脱除剂的应用，所述双官能团金属螯合型树脂吸附剂由双官能团螯合型树脂与高价金属离子配位形成;所述双官能团螯合型树脂的结构如下式：
所述双官能团螯合型树脂中骨架为苯乙烯-二乙烯苯，功能基团为-SO3H和-H2PO3。
优选地，所述高价金属离子为Fe3+、AI3+、La3+、Ce4+或Zr4+。
优选地，双官能团中两个功能基团配位的高价金属离子为同种金属离子。
优选地，该双官能团金属螯合型树脂吸附剂为螯合金属Fe3+的吸附剂，其结构如下：
本发明还公开了一种双官能团金属螯合型树脂吸附剂在废水除氟中的应用，其结构与上述结构相同。
优选地，废水除氟时，将所述双官能团金属螯合型树脂吸附剂加入到含氟废水中，于室温下，摇床处理吸附24h以上;用量为：每50mL含氟废水加入1g的双官能团金属螯合型树脂吸附剂。
优选地，废水除氟时，双官能团金属螯合型树脂吸附剂对废水中氟离子的吸附量为0.4～0.45mg/g。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的双官能团金属螯合型树脂吸附剂以苯乙烯-二乙烯苯为骨架，含有双功能基团为-SO3H和-H2PO3，通过磺酸基和膦酸基两个官能团中的配位原子(氧原子)分别与金属离子发生螯合作用，使得最终形成的吸附剂对金属离子的螯合能力优于单功能基团。基于该结构特性，将双官能团金属螯合型树脂吸附剂作为氟化物脱除剂，螯合型树脂上-SO3H和-H2PO3两个官能团中的氧原子首先分别与金属离子配位形成金属螯合物，再利用金属离子与氟化物中氟离子的配位吸附，从而将溶液中的氟化物脱除。因而，本发明所述的双官能团金属螯合型树脂吸附剂能够用于废水处理领域，通过双官能团的优势，达到了对废水进行脱氟的效果;与传统的螯合树脂脱氟方法相比，本发明为双官能团式脱氟，克服了单一功能团脱氟的不足，脱氟效果显著，且废水处理工艺流程短、操作简单、环境友好。